JP6401246B2 - Corona igniter with hermetic combustion seal - Google Patents
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Description
関連出願の相互参照
本願は、2013年5月3日に提出された米国仮出願シリアル番号第61/819098号に基づく優先権の利益を主張し、その開示の全体が本願の開示の一部とみなされ、引用により本明細書中に援用される。
CROSS REFERENCE TO RELATED APPLICATIONS This application claims the benefit of priority based on US Provisional Application Serial No. 61/8199098, filed May 3, 2013, the entire disclosure of which is hereby incorporated by reference. Be considered and incorporated herein by reference.
発明の背景
発明の分野
本発明は、高周波電場を出射することによって、燃料空気混合物を電離し、コロナ放電を形成するためのコロナ点火装置、および点火装置を形成する方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a corona igniter for ionizing a fuel-air mixture to form a corona discharge by emitting a high frequency electric field and a method for forming the igniter.
関連技術
コロナ点火システムは、高周波の高電圧電位に帯電させられ、燃焼室に強力な高周波電場を発生する中心電極を有する点火装置を含む。この電場は、燃焼室内の燃料空気混合物の一部を電離し、絶縁破壊を開始することにより、燃料空気混合物の燃焼を促進する。好ましくは、電場は、燃料空気混合物が誘電特性を維持しながら、非熱プラズマとも呼ばれるコロナ放電を生成するように制御される。燃料空気混合物の電離された部分は火炎前面を形成して、その後、火炎前面が自立となり、燃料空気混合物の残り部分を燃焼させる。好ましくは、電場は、燃料空気混合物がすべての誘電特性を失わないように制御される。これによって、電極と、接地したシリンダ壁、ピストンまたは点火装置の他の部分との間に、熱プラズマおよび電気アークが生成される。コロナ放電点火システムの例は、Freenに付与された米国特許第6883507号に開示されている。
Related Art A corona ignition system includes an igniter having a central electrode that is charged to a high frequency high voltage potential and generates a strong high frequency electric field in a combustion chamber. This electric field promotes combustion of the fuel-air mixture by ionizing a portion of the fuel-air mixture in the combustion chamber and initiating breakdown. Preferably, the electric field is controlled so that the fuel-air mixture produces a corona discharge, also called non-thermal plasma, while maintaining dielectric properties. The ionized portion of the fuel-air mixture forms a flame front, which then becomes self-supporting and burns the remaining portion of the fuel-air mixture. Preferably, the electric field is controlled so that the fuel-air mixture does not lose all dielectric properties. This creates a thermal plasma and an electric arc between the electrode and the grounded cylinder wall, piston or other part of the igniter. An example of a corona discharge ignition system is disclosed in US Pat. No. 6,883,507 to Freen.
コロナ点火装置は通常、導電性材料から形成され、高周波高電圧を受け、高周波電場を燃焼室内に出射することによって、燃料空気混合物を電離し、コロナ放電を形成するための中心電極を含む。電極は、一般的に、電場を出射する高電圧コロナ増強電極先端を含む。電気絶縁材料から形成された絶縁体が、中心電極の周囲に配置されている。また、点火装置は、中心電極と絶縁体とを収容する金属シェルを含む。しかしながら、点火装置は、中心電極の点火末端に近接して意図的に配置された接地の電極要素を一切含まない。代わりに、接地は、好ましくは、点火システムのシリンダ壁またはピストンによって提供される。コロナ点火装置の例は、Lykowskiらによる米国特許出願公開第2012/0210968号に開示されている。 A corona igniter is typically formed from a conductive material and includes a central electrode for ionizing the fuel-air mixture by receiving a high frequency high voltage and emitting a high frequency electric field into the combustion chamber to form a corona discharge. The electrode typically includes a high voltage corona enhancing electrode tip that emits an electric field. An insulator formed from an electrically insulating material is disposed around the center electrode. The ignition device also includes a metal shell that houses the center electrode and the insulator. However, the igniter does not include any grounded electrode elements that are intentionally placed in close proximity to the ignition end of the center electrode. Instead, grounding is preferably provided by the cylinder wall or piston of the ignition system. An example of a corona igniter is disclosed in US Patent Application Publication No. 2012/0210968 by Lykowski et al.
特許出願公開第2012/0210968号の図1に示されたように、金属ガスケットは、シェルと絶縁体との折返し領域に沿った封止を形成する。しかしながら、時間の経過とともに、機械応力および熱応力がガスケットを摩損する。よって、ガスケットは、点火装置の全使用寿命に亘って気密封止を確保することができない。また、金属ガスケットは、空気がシェルの底部開口を通ってシェルと絶縁体との間のギャップに進入することを防げないため、ギャップにコロナ放電の形成をもたらすことができる。ギャップにコロナ放電の形成を防ぐために、樹脂などの充填材料をシェルと絶縁体との間に配置することができる。しかしながら、充填材料は、エンジン運転中に、過酷な条件に曝されるため、経時的に劣化する傾向がある。 As shown in FIG. 1 of Patent Application Publication No. 2012/0210968, the metal gasket forms a seal along the folded area of the shell and insulator. However, over time, mechanical and thermal stresses wear the gasket. Thus, the gasket cannot ensure a hermetic seal over the entire service life of the ignition device. In addition, the metal gasket cannot prevent air from entering the gap between the shell and the insulator through the bottom opening of the shell, and thus can cause the formation of a corona discharge in the gap. In order to prevent the formation of corona discharge in the gap, a filler material such as a resin can be placed between the shell and the insulator. However, filling materials tend to degrade over time because they are exposed to harsh conditions during engine operation.
発明の概要
本発明の一局面は、中心電極と、絶縁体と、金属シェルとを含むコロナ点火装置を提供する。中央電極は、高周波電圧を受け、高周波電場を出射することによって、燃料空気混合物を電離し、コロナ放電を形成する。シェルは、金属から形成され、中心電極を囲む。また、シェルは、中心軸に沿ってシェル上端からシェル下端まで長手方向に延在する。絶縁体とシェルとは、両者の間に中心軸に沿って長手方向に延在するギャップを形成する。セラミック燃焼シールは、絶縁体とシェルとの間のギャップを封止する。
SUMMARY OF THE INVENTION One aspect of the present invention provides a corona igniter that includes a center electrode, an insulator, and a metal shell. The central electrode receives a high frequency voltage and emits a high frequency electric field, thereby ionizing the fuel-air mixture and forming a corona discharge. The shell is formed from metal and surrounds the center electrode. Further, the shell extends in the longitudinal direction from the upper end of the shell to the lower end of the shell along the central axis. The insulator and the shell form a gap extending in the longitudinal direction along the central axis between the insulator and the shell. The ceramic combustion seal seals the gap between the insulator and the shell.
本発明の別の局面は、コロナ点火装置を形成する方法を提供する。この方法は、高周波電圧を受け、高周波電場を出射することによって、燃料空気混合物を電離し、コロナ放電を形成するための中心電極を形成する工程を含む。また、方法は、中心電極を絶縁体の内腔に配置する工程を含む。絶縁体は、中心軸に沿って長手方向に延在しており、絶縁ノーズ領域を含む。さらに、この方法は、金属から形成され、シェル上端からシェル下端まで長手方向に延在するシェルを用いて、絶縁体ノーズ領域がシェル下端の外側に延在し、絶縁体とシェルとが両者の間にギャップを形成するように、絶縁体を囲む工程を含む。ギャップは、中心軸に沿って長手方向に延在する。また、この方法は、絶縁体とシェルとの間にセラミック燃焼シールを配置することにより、ギャップを封止する工程を含む。 Another aspect of the present invention provides a method of forming a corona igniter. The method includes the step of receiving a high frequency voltage and emitting a high frequency electric field to ionize the fuel-air mixture and form a central electrode for forming a corona discharge. The method also includes placing a center electrode in the lumen of the insulator. The insulator extends longitudinally along the central axis and includes an insulating nose region. Further, the method uses a shell formed from metal and extending longitudinally from the top of the shell to the bottom of the shell, the insulator nose region extending outside the bottom of the shell, and the insulator and shell are both Enclosing the insulator so as to form a gap therebetween. The gap extends longitudinally along the central axis. The method also includes sealing the gap by placing a ceramic combustion seal between the insulator and the shell.
セラミック燃焼シールは、燃焼ガスからギャップを保護し、また、ギャップに配置され得る任意の充填材料を保護する。また、セラミック燃焼シールは、耐久性があり、著しい機械応力または熱応力を引起さないため、コロナ点火装置の使用寿命に亘って良好に動作可能である。 The ceramic combustion seal protects the gap from combustion gases and protects any filler material that may be placed in the gap. In addition, ceramic combustion seals are durable and do not cause significant mechanical or thermal stress, so they can operate well over the service life of the corona igniter.
添付の図面に関連して以下の詳細な説明を参照することによく理解されるように、この発明の他の利点は、簡単に理解できるようになるであろう。 Other advantages of the present invention will become readily apparent as will be better understood by reference to the following detailed description when taken in conjunction with the accompanying drawings.
詳細な説明
本発明に係るコロナ点火装置20の例示的な実施形態は、図1〜6に示され、比較例のコロナ点火装置は、図7に示されている。コロナ点火装置20は、高無線周波数の電圧を受けるための中央電極22と、中心電極22を囲む絶縁体24と、絶縁体24を囲む金属シェル26とを含む。中心電極22は、高周波電場を出射することによって、燃料空気混合物を電離し、コロナ放電を形成するためのコロナ増強先端28を含む。セラミック燃焼シール30は、絶縁体24を金属シェル26に取付け、絶縁体24と金属シェル26との間のギャップ32を気密に封止する。セラミック燃焼シール30は、コロナ点火装置20の性能または使用寿命に不良影響を与え得る燃焼ガスがギャップ32に進入することを防ぐ。また、セラミック燃焼シール30は、ギャップ32内に配置され得る任意の充填材料34を保護する。
DETAILED DESCRIPTION An exemplary embodiment of a
コロナ点火装置20の中心電極22は、高周波電圧、一般的に20〜75KVの範囲のピーク間電圧を受けるために、導電性材料から形成される。また、中心電極22は、一般的に0.9〜1.1MHzの範囲の高周波電場を出射する。中心電極22は、中心軸Aに沿って終端36から電極点火端38まで長手方向に延在する。中心電極22は、一般的に電極点火端38に設けられたコロナ増強先端28を含む。図1〜6に示すように、先端28は、たとえば、複数のプロングを含む。
The
コロナ点火装置20の絶縁体24は、アルミナなどの電気絶縁材料から形成される。絶縁体24は、内腔を囲み、中心電極22を収容し、中心軸Aに沿って絶縁体上端42から絶縁体ノーズ端44まで長手方向に延在する絶縁体内表面40を含む。一般的には、シールを用いて、中央電極22と電気接触子とを絶縁体24の内腔に固定する。また、絶縁体24は、絶縁体外径Diを形成し、絶縁体上端42から絶縁体ノーズ端44まで長手方向に延在する絶縁体外表面46を含む。図1〜6に示すように、絶縁体24は、絶縁体ノーズ領域48を含み、絶縁体外径Diは、絶縁体ノーズ領域48に沿って絶縁体ノーズ端44に向って漸減する。一般的には、電極点火端38は、絶縁体ノーズ端44の外側に配置される。図1〜6の実施形態における絶縁体外表面46は、図7に示された比較例の点火装置の絶縁体のように、セラミック燃焼シール30を保持するための応力集中部としての溝を含んでいない。
The
図1〜6の例示的な実施形態において、絶縁体外径Diは、絶縁体24の一部に沿って絶縁体ノーズ端44に向かって減少することによって、絶縁体下方肩部49を形成し、絶縁体24の一部に沿って絶縁体上端42に向かって絶縁体下方肩部49から離れた位置で減少することによって、絶縁体上方肩部62を形成する。図1〜5の実施形態において、絶縁体外径Diは、絶縁体24の一部に沿って絶縁体下方肩部49と絶縁体ノーズ領域48との間に一定である。しかしながら、代替的には、絶縁体外径Diは、絶縁体24の一部に沿って絶縁体下方肩部49と絶縁体ノーズ領域48との間に変化してもよい。図6の実施形態において、絶縁体外径Diは、絶縁体ノーズ領域48に向かって減少することによって、第2の絶縁体下方肩部49を形成する。第2の絶縁体下方肩部49と絶縁体ノーズ端44との間の絶縁体外径Diは、一般的には、絶縁体下方肩部49と絶縁体上方肩部62との間の絶縁体外径Diよりも小さい。一般的には、絶縁体外径Diは、絶縁体ノーズ領域48に沿って絶縁体ノーズ端44まで漸減する。
In the exemplary embodiment of FIGS. 1-6, the insulator outer diameter Di decreases along the portion of the
シェル26は、鋼などの金属材料から形成され、絶縁体24の少なくとも一部を囲む。シェル26は、中心軸Aに沿ってシェル上端50からシェル下端52まで延在する。シェル26は、シェル外表面54とシェル内表面56とを備える。シェル内表面56は、中心軸Aに面しており、絶縁体外表面46に沿ってシェル上端50からシェル下端52まで延在する。シェル内表面56は、中心軸Aを囲む内腔と、中心軸Aを垂直に横切って延在するシェル内径Dsとを形成する。また、シェル内表面56は、肩部49および62と係合するための肩部を形成する。図6の実施形態において、シェル26は、2つの絶縁体下方肩部49のうち一番低い肩部と係合するための内側リブ64を含む。シェル内径Dsは、コロナ点火装置20を順方向に組立てることができるように、一般的に絶縁体上端42から絶縁体ノーズ端44までの絶縁体24の全長に沿って、絶縁体外径Di以上である。用語「順方向に組立てる」とは、シェル下端部52ではなくシェル上端部50を通って、絶縁体ノーズ端44をシェル内腔に挿入することを意味する。しかしながら、代替的な実施形態において、絶縁体24の長さの一部に沿って、絶縁体外径Di以下であり、よって、コロナ点火装置20を逆方向に組立てる。用語「逆方向に組立てる」とは、シェル下端部52を通って、絶縁体ノーズ端44をシェル内腔に挿入することを意味する。図1〜6の実施形態は、順方向に組立てられたコロナ点火装置20を示しており、絶縁体ノーズ領域48がシェル下端52の外側に延在している。しかしながら、本発明は、逆方向に組立てられたコロナ点火装置または他の設計を有する点火装置とともに、使用されることができる。図1〜5の例示的な実施形態において、シェル26は、絶縁体24の肩部49、62の周りに形成され、シェル上端50は、絶縁体上方肩部62上に位置する。図6の実施形態において、シェル上端50は、絶縁体上端42を越えて長手方向に延在する。
The
絶縁体24とシェル26との間にギャップ32は、一般的に中心軸Aに沿って、シェル下端52から点火装置20の折返し領域に隣接する絶縁体下方肩部49まで長手方向に延在する。また、ギャップ32は、中心軸Aに対して、絶縁体外表面46からシェル内表面56まで径方向外側に延在する。図1および図2の実施形態において、シェル内径Dsは、シェル下端52の近傍で増加することによって、ギャップ32の一部を増加する。ギャップ32の増加された部分は、セラミック燃焼シール30を保持している。
A
銅または焼鈍鋼もしくはプラスチック材料またはゴム材料から形成された軟質金属ガスケットのような共形要素58を金属シェル26と絶縁体24との間で圧縮することによって、コロナ点火装置20に安定性を与えることができる。共形要素58は、セラミック燃焼シール30から長手方向に離間された位置に配置されている。よって、共形要素58は、絶縁体24とシェル26との間に別のシールを形成し、ギャップ32の端部を塞ぐ。図1〜6は、絶縁体24の肩部49、62と金属シェル26との間に配置されたガスケットの形にした共形要素58を示している。図1〜5において、ガスケットは、絶縁体下方肩部49と金属シェル26との間に配置される。また、図5は、絶縁体上方肩部62とシェル上端50との間に配置された第2のガスケットを示している。図6において、ガスケットは、絶縁体上方肩部62と金属シェル26との間しか配置されていない。
Stabilizing the
絶縁体24を金属シェル26内に配置したら、絶縁体外表面46とシェル内表面56との間にギャップ32が形成される。エンジン運転中に、燃焼室からの空気または他のガスがギャップ32に進入し、ギャップ32においてコロナ放電を形成してしまい、電極点火端38におけるコロナ放電の強度を低下するため、このギャップ32は、望ましくない。図3Aおよび図4Aに示されたように、多くの場合、充填材料34をギャップ32に充填することによって、コロナ放電の形成を防ぐ。しかしながら、充填材料34は、燃焼ガスに曝されると、経時的に劣化することができる。
Once the
図1〜6に示されたように、セラミック燃焼シール30をシェル26と絶縁体24との間のギャップ32に沿って配置することによって、空気がギャップ32に進入することを防ぐまたは燃焼ガスから充填材料34を保護する。セラミック燃焼シール30は、金属シェル26から絶縁体外表面46まで連続して延在するため、絶縁体24とシェル26との間に気密封止を形成する。図1〜6に示されたように、好ましくは、セラミック燃焼シール30は、シェル下端52からまたはシェル下端52に隣接するシェル内表面56から、絶縁体ノーズ領域48に隣接する絶縁体外表面46まで延在する。セラミック燃焼シール30は、アルミナのような焼結セラミック材料から形成される。セラミック燃焼シールは、絶縁体の形成材料と同一または異なる焼結セラミック材料から形成されることができる。また、セラミック燃焼シール30は、好ましくは、中空ではないブッシュ、円筒またはリングなどの耐久性を有する要素であるが、さまざまな異なる形状を有してもよい。シェル26および絶縁体24と係合するセラミック燃焼シール30の外表面は、一般的に平坦であり、絶縁体24および/またはシェル26の平坦面46、52、56と係合する。
As shown in FIGS. 1-6, the
セラミック燃焼シール30は、まず、ギャップ32に沿って配置され、その後、絶縁体24およびシェル26に取付けられる。図1Aおよび2Aに示されたように、一般的には、ガラス材料またはガラス/セラミック混合物60を用いて、セラミック燃焼シール30を絶縁体24およびシェル26に接着する。ガラス材料は、本質的にガラスからなり、ガラス/セラミック混合物は、任意割合のガラスおよびセラミックの混合物を含む。しかしながら、別の実施形態において、図3Aおよび4Aに示されたように、セラミック燃焼シール30は、金属シェル26にろう接された後、ガラス材料またはガラス/セラミック混合物60を用いて絶縁体24に取付けられる。
The
図1および図1Aの実施形態において、セラミック燃焼シール30は、絶縁体24とシェル26との間に配置されたブッシュである。シェル内径Dsは、シェル下端52の近傍で増加するため、シェル内表面56は、ブッシュを収容するための溝を形成する。ブッシュは、シェル内表面56の増加したシェル内径Dsを有する部分に沿って配置された円筒部を含む。また、ブッシュは、シェル下端52に沿って円筒部からシェル外表面54まで外側に延在する凸縁部を含む。このブッシュの円筒部と凸縁部は、絶縁体外表面46に沿って延在し、絶縁体ノーズ領域48と直接隣接する。
In the embodiment of FIGS. 1 and 1A, the
図2および図2Aの実施形態において、セラミック燃焼シール30は、ギャップ32内に配置された円筒である。同様に、シェル内表面56は、増加したシェル内径Dsを有し、円筒は、増加したシェル内径Dsに沿って配置される。円筒は、シェル内表面56に沿って、シェル下端52をわずかに越えて延在するが、シェル下端52に沿って延在しない。また、円筒は、絶縁体外表面46に沿って延在し、絶縁体ノーズ領域48と直接隣接する。
In the embodiment of FIGS. 2 and 2A, the
図3および図3Aの実施形態において、セラミック燃焼シール30は、ギャップ32内に配置されたリングである。このリングは、長方形の断面を有する。本実施形態において、シェル内表面56は、溝を有しない。その代わりに、リングは、シェル下端52に沿って、シェル外表面54から絶縁体ノーズ領域48に隣接す絶縁体外表面46まで延在する。また、図3および図3Aの実施形態において、充填材料34は、絶縁体24とシェル26との間のギャップ32内に配置される。
In the embodiment of FIGS. 3 and 3A, the
図4および図4Aの実施形態において、同様に、セラミック燃焼シール30は、シェル下端52に沿って、シェル外表面54から絶縁体外表面46まで延在しており、充填材料34は、絶縁体24とシェル26との間のギャップ32内に配置されている。しかしながら、本実施形態において、セラミック燃焼シール30は、三角形の断面を有する。
In the embodiment of FIGS. 4 and 4A, similarly, the
本発明の別の局面は、コロナ点火装置20を形成する方法を提供する。方法は、順方向組立プロセスまたは逆方向組立プロセスのいずれかを用いて、中心電極22を絶縁体24に配置する工程と、絶縁体24を金属シェル26に配置する工程とを含む。方法は、さらに、アルミナなどの焼結セラミック材料からセラミック燃焼シール30を形成する工程を含む。セラミック燃焼シール30は、好ましくは、ブッシュ、円筒またはリングであるが、さまざまな異なる形状を有してもよい。図5は、セラミック燃焼シール30を絶縁体24とシェル26との間に装着する前のコロナ点火装置20を示している。
Another aspect of the present invention provides a method of forming a
次に、この方法は、ギャップ32に沿ってセラミック燃焼シール30を配置する工程と、絶縁体24とシェル26との間に気密封止を形成するために、セラミック燃焼シール30をシェル26に取付ける工程とを含む。取付ける工程は、一般的に、ガラス材料またはガラス/セラミック混合物60を用いて、セラミック燃焼シール30を絶縁体24およびシェル26に接着する工程を含む。別の実施形態において、方法は、セラミック燃焼シール30を金属シェル26にろう接する工程と、ガラス材料またはガラス/セラミック混合物60を用いて、セラミック燃焼シール30を絶縁体24に接着する工程を含む。
The method then places the
図7は、比較例のコロナ点火装置120を示している。比較例のコロナ点火装置120は、絶縁体124とシェル126との間にシールを形成するために、絶縁体ノーズ領域148に隣接する絶縁体124の溝内に配置された銅製リング130を備える。しかしながら、絶縁体124に設けられた溝は、集中した大きな応力を生成するため、時間の経過とともに、絶縁体124に亀裂を引き起こす可能性がある。従来では、固体ガラス充填剤を用いて、点火装置の絶縁体とシェルとの間のギャップを封止してきたが、固体ガラス充填剤は、燃焼ガスに曝されると、経時的に腐食する傾向がある。
FIG. 7 shows a
本発明のセラミック燃焼シール30を備えたコロナ点火装置20は、他の成分を用いて絶縁体とシェルとの間のギャップを封止する点火装置に比べて、コロナ点火装置20の使用寿命に亘ってより良好に機能することが期待される。セラミック燃焼シール30は、耐久性があり、著しい機械応力または熱応力を引起さないため、コロナ点火装置の使用寿命に亘って良好に動作可能である。
The
明らかに、本発明の多くの修正および変形が上記の教示に照らして可能であり、特許請求の範囲に具体的に説明した以外の方法で実施することができる。 Obviously, many modifications and variations of the present invention are possible in light of the above teachings, and may be practiced otherwise than as specifically described in the claims.
Claims (19)
高周波電圧を受け、高周波電場を出射することによって、燃料空気混合物を電離し、コロナ放電を形成するための中心電極と、
金属から形成され、前記中心電極を囲み、中心軸に沿ってシェル上端からシェル下端まで長手方向に延在するシェルと、
前記中心電極と前記シェルとの間に配置された絶縁体と、
前記絶縁体は、前記中心軸に沿って長手方向に延在しており、前記シェル下端の外側に延在する絶縁体ノーズ領域を含み、
前記絶縁体と前記シェルとは、両者の間にギャップを形成し、前記ギャップは、前記中心軸に沿って長手方向に延在し、
セラミック燃焼シールが、前記絶縁体と前記シェルとの間の前記ギャップを封止し、
前記セラミック燃焼シールは、焼結セラミック材料から形成される、コロナ点火装置。 A corona ignition device,
A central electrode for receiving a high frequency voltage and ionizing the fuel-air mixture by emitting a high frequency electric field to form a corona discharge;
Formed of metal, surrounding the centric electrode, a shell which extends longitudinally from the shell top to the shell bottom along the center axis,
An insulator disposed between the central electrode and the shell;
The insulator extends in the longitudinal direction along the central axis, and includes an insulator nose region extending outside the lower end of the shell;
The insulator and the shell form a gap therebetween, the gap extending longitudinally along the central axis;
Ceramic combustion seal, to seal the gap between said insulator shell,
The ceramic combustion seal is a corona igniter formed from a sintered ceramic material .
前記セラミック燃焼シールは、前記ギャップを気密に封止する、請求項1に記載のコロナ点火装置。 The ceramic combustion seal extends continuously from the shell lower end and / or inner shell surface near the shell lower end across the gap to the insulator;
The corona igniter of claim 1, wherein the ceramic combustion seal hermetically seals the gap.
前記シェル内径は、前記シェル下端の近傍で増加し、
前記セラミック燃焼シールは、前記シェル下端近傍の前記増加したシェル内径に沿って前記ギャップ内に配置されている、請求項1に記載のコロナ点火装置。 The shell includes a shell inner surface facing the insulator and has a shell inner diameter extending perpendicularly across the central axis;
The shell inner diameter increases near the lower end of the shell,
The corona igniter of claim 1, wherein the ceramic combustion seal is disposed in the gap along the increased shell inner diameter near the shell lower end.
高周波電圧を受け、高周波電場を出射することによって、燃料空気混合物を電離し、コロナ放電を形成するための中心電極と、
金属から形成され、前記中心電極を囲み、中心軸に沿ってシェル上端からシェル下端まで長手方向に延在するシェルと、
前記中心電極と前記シェルとの間に配置された絶縁体と、
前記絶縁体は、前記中心軸に沿って長手方向に延在しており、前記シェル下端の外側に延在する絶縁体ノーズ領域を含み、
前記絶縁体と前記シェルとは、両者の間にギャップを形成し、前記ギャップは、前記中心軸に沿って長手方向に延在し、
セラミック燃焼シールが、前記絶縁体と前記シェルとの間の前記ギャップを封止し、
前記シェルは、前記絶縁体に面するシェル内表面を含み、前記中心軸を垂直に横切って延在するシェル内径を有し、
前記シェル内径は、前記シェル下端の近傍で増加し、
前記セラミック燃焼シールは、前記シェル下端近傍の前記増加したシェル内径に沿って前記ギャップ内に配置され、
前記セラミック燃焼シールは、前記増加したシェル内径に沿って前記ギャップ内に配置された円筒部を含み、
前記セラミック燃焼シールは、前記増加したシェル内径に沿って前記ギャップ内に配置された前記円筒部を含むブッシュであり、
前記ブッシュは、前記シェル下端に沿って前記円筒部から外側に延在する凸縁部を含む、コロナ点火装置。 A corona ignition device,
A central electrode for receiving a high frequency voltage and ionizing the fuel-air mixture by emitting a high frequency electric field to form a corona discharge;
A shell formed of metal and surrounding the central electrode and extending longitudinally from the upper end of the shell to the lower end of the shell along the central axis;
An insulator disposed between the central electrode and the shell;
The insulator extends in the longitudinal direction along the central axis, and includes an insulator nose region extending outside the lower end of the shell;
The insulator and the shell form a gap therebetween, the gap extending longitudinally along the central axis;
A ceramic combustion seal seals the gap between the insulator and the shell ;
The shell includes a shell inner surface facing the insulator and has a shell inner diameter extending perpendicularly across the central axis;
The shell inner diameter increases near the lower end of the shell,
The ceramic combustion seal is disposed in the gap along the increased shell inner diameter near the shell lower end ;
The ceramic combustion seal includes a cylindrical portion disposed within the gap along the increased shell inner diameter ;
The ceramic combustion seal is a bushing including the cylindrical portion disposed in the gap along the increased shell inner diameter;
The said bush is a corona ignition device containing the convex edge part extended outside from the said cylindrical part along the said shell lower end.
高周波電圧を受け、高周波電場を出射することによって、燃料空気混合物を電離し、コロナ放電を形成するための中心電極と、
金属から形成され、前記中心電極を囲み、中心軸に沿ってシェル上端からシェル下端まで長手方向に延在するシェルと、
前記中心電極と前記シェルとの間に配置された絶縁体と、
前記絶縁体は、前記中心軸に沿って長手方向に延在しており、前記シェル下端の外側に延在する絶縁体ノーズ領域を含み、
前記絶縁体と前記シェルとは、両者の間にギャップを形成し、前記ギャップは、前記中心軸に沿って長手方向に延在し、
セラミック燃焼シールが、前記絶縁体と前記シェルとの間の前記ギャップを封止し、
前記セラミック燃焼シールは、前記シェル下端に沿って配置されたリングを含む、コロナ点火装置。 A corona ignition device,
A central electrode for receiving a high frequency voltage and ionizing the fuel-air mixture by emitting a high frequency electric field to form a corona discharge;
A shell formed of metal and surrounding the central electrode and extending longitudinally from the upper end of the shell to the lower end of the shell along the central axis;
An insulator disposed between the central electrode and the shell;
The insulator extends in the longitudinal direction along the central axis, and includes an insulator nose region extending outside the lower end of the shell;
The insulator and the shell form a gap therebetween, the gap extending longitudinally along the central axis;
A ceramic combustion seal seals the gap between the insulator and the shell ;
The ceramic combustion seal comprises a corona igniter including a ring disposed along the lower end of the shell.
高周波電圧を受け、高周波電場を出射することによって、燃料空気混合物を電離し、コロナ放電を形成するための中心電極と、
金属から形成され、前記中心電極を囲み、中心軸に沿ってシェル上端からシェル下端まで長手方向に延在するシェルと、
前記中心電極と前記シェルとの間に配置された絶縁体と、
前記絶縁体は、前記中心軸に沿って長手方向に延在しており、前記シェル下端の外側に延在する絶縁体ノーズ領域を含み、
前記絶縁体と前記シェルとは、両者の間にギャップを形成し、前記ギャップは、前記中心軸に沿って長手方向に延在し、
セラミック燃焼シールが、前記絶縁体と前記シェルとの間の前記ギャップを封止し、
前記セラミック燃焼シールは、ガラス材料またはガラスとセラミックとの混合物によって前記絶縁体と前記シェルとのうち少なくとも一方に接着される、コロナ点火装置。 A corona ignition device,
A central electrode for receiving a high frequency voltage and ionizing the fuel-air mixture by emitting a high frequency electric field to form a corona discharge;
A shell formed of metal and surrounding the central electrode and extending longitudinally from the upper end of the shell to the lower end of the shell along the central axis;
An insulator disposed between the central electrode and the shell;
The insulator extends in the longitudinal direction along the central axis, and includes an insulator nose region extending outside the lower end of the shell;
The insulator and the shell form a gap therebetween, the gap extending longitudinally along the central axis;
A ceramic combustion seal seals the gap between the insulator and the shell ;
The corona igniter wherein the ceramic combustion seal is bonded to at least one of the insulator and the shell by a glass material or a mixture of glass and ceramic.
高周波電圧を受け、高周波電場を出射することによって、燃料空気混合物を電離し、コロナ放電を形成するための中心電極と、
金属から形成され、前記中心電極を囲み、中心軸に沿ってシェル上端からシェル下端まで長手方向に延在するシェルと、
前記中心電極と前記シェルとの間に配置された絶縁体と、
前記絶縁体は、前記中心軸に沿って長手方向に延在しており、前記シェル下端の外側に延在する絶縁体ノーズ領域を含み、
前記絶縁体と前記シェルとは、両者の間にギャップを形成し、前記ギャップは、前記中心軸に沿って長手方向に延在し、
セラミック燃焼シールが、前記絶縁体と前記シェルとの間の前記ギャップを封止し、
前記セラミック燃焼シールは、前記シェルにろう接される、コロナ点火装置。 A corona ignition device,
A central electrode for receiving a high frequency voltage and ionizing the fuel-air mixture by emitting a high frequency electric field to form a corona discharge;
A shell formed of metal and surrounding the central electrode and extending longitudinally from the upper end of the shell to the lower end of the shell along the central axis;
An insulator disposed between the central electrode and the shell;
The insulator extends in the longitudinal direction along the central axis, and includes an insulator nose region extending outside the lower end of the shell;
The insulator and the shell form a gap therebetween, the gap extending longitudinally along the central axis;
A ceramic combustion seal seals the gap between the insulator and the shell ;
A corona igniter wherein the ceramic combustion seal is brazed to the shell.
前記絶縁体外表面は、絶縁体上端から絶縁体ノーズ端まで長手方向に延在し、
前記絶縁体外径は、前記絶縁体の一部に沿って前記絶縁体ノーズ端に向かって減少することによって、絶縁体下方肩部を形成し、
前記絶縁体外径は、前記絶縁体の一部に沿って前記絶縁体上端に向かって前記絶縁体下方肩部から離れた位置で減少することによって、絶縁体上方肩部を形成し、
前記絶縁体外径は、前記絶縁体ノーズ領域に沿って、前記絶縁体ノーズ端に向って漸減し、
前記絶縁体下方肩部と前記絶縁体ノーズ端との間の前記絶縁体外径は、前記絶縁体下方肩部と前記絶縁体上方肩部との間の前記絶縁体外径よりも小さく、
前記シェル上端は、前記絶縁体上方肩部上に配置され、
前記セラミック燃焼シールは、前記絶縁体下方肩部と前記絶縁体ノーズ領域との間の前記絶縁体外表面の一部に沿って配置される、請求項1に記載のコロナ点火装置。 The insulator comprises an insulator outer surface having an insulator outer diameter extending perpendicularly across the central axis;
The insulator outer surface extends in the longitudinal direction from the insulator upper end to the insulator nose end,
The outer diameter of the insulator decreases along the part of the insulator toward the insulator nose end to form an insulator lower shoulder,
The outer diameter of the insulator decreases along the part of the insulator toward the upper end of the insulator at a position away from the lower shoulder of the insulator, thereby forming an upper shoulder of the insulator;
The insulator outer diameter gradually decreases along the insulator nose region toward the insulator nose end;
The insulator outer diameter between the insulator lower shoulder and the insulator nose end is smaller than the insulator outer diameter between the insulator lower shoulder and the insulator upper shoulder,
The upper end of the shell is disposed on the upper shoulder of the insulator,
The corona igniter of claim 1, wherein the ceramic combustion seal is disposed along a portion of the insulator outer surface between the insulator lower shoulder and the insulator nose region.
前記共形要素は、長手方向に沿って前記セラミック燃焼シールから離間される、請求項1記載のコロナ点火装置。 The corona igniter includes at least one conformal element disposed within the gap and compressed between the insulator and the shell;
The corona igniter of claim 1, wherein the conformal element is spaced apart from the ceramic combustion seal along a longitudinal direction.
高周波電圧を受け、高周波電場を出射することによって、燃料空気混合物を電離し、コロナ放電を形成するための中心電極と、
金属から形成され、前記中心電極を囲み、中心軸に沿ってシェル上端からシェル下端まで長手方向に延在するシェルと、
前記中心電極と前記シェルとの間に配置された絶縁体と、
前記絶縁体は、前記中心軸に沿って長手方向に延在しており、前記シェル下端の外側に延在する絶縁体ノーズ領域を含み、
前記絶縁体と前記シェルとは、両者の間にギャップを形成し、前記ギャップは、前記中心軸に沿って長手方向に延在し、
セラミック燃焼シールが、前記絶縁体と前記シェルとの間の前記ギャップを封止し、
前記中心電極は、前記中心軸に沿って終端から点火端まで長手方向に延在するように配置され、
前記中心電極の前記点火端は、前記絶縁体ノーズ領域の軸方向外側に配置されたコロナ増強先端を含み、前記中心軸から径方向外側にそれぞれ延在する複数のプロングを有し、
前記絶縁体は、絶縁体上端から絶縁体ノーズ領域まで長手方向に延在し、前記絶縁体ノーズ領域は、前記絶縁体ノーズ端に隣接し、
前記絶縁体は、前記中心電極を受入れる内腔を囲みかつ前記絶縁体上端から前記絶縁体ノーズ端まで長手方向に延在する絶縁体内表面を備え、
前記絶縁体は、前記中心軸を垂直に横切って延在する絶縁体外径を有する絶縁体外表面を備え、
前記絶縁体外表面は、前記絶縁体上端から前記絶縁体ノーズ端まで長手方向に延在し、
前記絶縁体外径は、前記絶縁体の一部に沿って前記絶縁体ノーズ端に向かって減少することによって、絶縁体下方肩部を形成し、
前記絶縁体外径は、前記絶縁体の一部に沿って前記絶縁体上端に向かって前記絶縁体下方肩部から離れた位置で減少することによって、絶縁体上方肩部を形成し、
前記絶縁体外径は、前記絶縁体ノーズ領域に沿って、前記絶縁体ノーズ端に向って漸減し、
前記絶縁体下方肩部と前記絶縁体ノーズ端との間の前記絶縁体外径は、前記絶縁体下方肩部と前記絶縁体上方肩部との間の前記絶縁体外径よりも小さく、
前記絶縁体上方肩部は、前記シェル上端と係合し、
前記絶縁体は、アルミナから形成され、
前記中心電極は、導電性シールによって前記絶縁体内表面に固定され、
前記シェルは、前記絶縁体外表面を囲みかつ前記絶縁体外表面に面するシェル外表面と、前記絶縁体外表面から離れて前記絶縁体外表面に面するシェル内表面とを備え、
前記シェル内表面と前記シェル外表面とは、前記中心軸に沿って前記シェル上端から前記シェル下端まで長手方向に延在し、
前記シェル内表面は、前記中心電極を受入れる内腔と、前記中心軸を垂直に横切って延在するシェル内径とを形成し、
前記シェル内径は、前記シェルの長さに沿って、前記絶縁体外径よりも大きく、
前記絶縁体と前記シェルとの間のギャップは、前記中心軸に対して、前記絶縁体外表面から前記シェル内表面まで径方向に延在し、
前記絶縁体と前記シェルとの間のギャップは、前記中心軸に沿って前記絶縁体下方肩部から前記シェル下端まで長手方向に延在し、
少なくとも1つの共形要素が、前記ギャップに配置され、前記絶縁体外表面と前記シェル内表面との間に圧縮され、前記セラミック燃焼シールから長手方向に離間され、
前記少なくとも1つの共形要素は、前記セラミック燃焼シールから長手方向に離間された位置で前記ギャップを封止し、
前記少なくとも1つの共形要素のうち1つは、前記絶縁体下方肩部と前記シェル内表面との間に配置され、
前記少なくとも1つの共形要素のうち1つは、金属、ゴム材料またはプラスチック材料から形成されたガスケットであり、
充填材料が、前記セラミック燃焼シールと前記共形要素との間の前記ギャップに配置され、
前記セラミック燃焼シールは、前記シェル下端および/または前記シェル下端近傍のシェル内表面から前記ギャップを横切って前記絶縁体まで連続延在し、前記ギャップを気密に封止し、
前記セラミック燃焼シールは、焼結セラミック材料から形成され、
前記セラミック燃焼シールの前記焼結セラミック材料は、アルミナを含み、
前記セラミック燃焼シールは、ブッシュ、円筒またはリングとして形成され、
前記セラミック燃焼シールは、ガラス材料またはガラスとセラミックとの混合物によって前記絶縁体と前記シェルとのうち少なくとも一方に接着される、コロナ点火装置。 A corona ignition device,
A central electrode for receiving a high frequency voltage and ionizing the fuel-air mixture by emitting a high frequency electric field to form a corona discharge;
A shell formed of metal and surrounding the central electrode and extending longitudinally from the upper end of the shell to the lower end of the shell along the central axis;
An insulator disposed between the central electrode and the shell;
The insulator extends in the longitudinal direction along the central axis, and includes an insulator nose region extending outside the lower end of the shell;
The insulator and the shell form a gap therebetween, the gap extending longitudinally along the central axis;
A ceramic combustion seal seals the gap between the insulator and the shell ;
The center electrode is disposed so as to extend in a longitudinal direction from a terminal end to an ignition end along the central axis,
The ignition end of the central electrode includes a corona augmenting tip disposed on the axially outer side of the insulator nose region, and has a plurality of prongs extending respectively radially outward from the central axis;
The insulator extends in a longitudinal direction from an insulator top end to an insulator nose region, the insulator nose region adjacent to the insulator nose end;
The insulator comprises an insulator surface surrounding a lumen that receives the center electrode and extending longitudinally from the insulator top to the insulator nose end;
The insulator comprises an insulator outer surface having an insulator outer diameter extending perpendicularly across the central axis;
The insulator outer surface extends in a longitudinal direction from the insulator top end to the insulator nose end,
The outer diameter of the insulator decreases along the part of the insulator toward the insulator nose end to form an insulator lower shoulder,
The outer diameter of the insulator decreases along the part of the insulator toward the upper end of the insulator at a position away from the lower shoulder of the insulator, thereby forming an upper shoulder of the insulator;
The insulator outer diameter gradually decreases along the insulator nose region toward the insulator nose end;
The insulator outer diameter between the insulator lower shoulder and the insulator nose end is smaller than the insulator outer diameter between the insulator lower shoulder and the insulator upper shoulder,
The insulator upper shoulder engages the shell upper end;
The insulator is formed of alumina;
The central electrode is secured to the insulator surface by a conductive seal;
The shell includes a shell outer surface surrounding the insulator outer surface and facing the insulator outer surface, and a shell inner surface facing the insulator outer surface away from the insulator outer surface,
The shell inner surface and the shell outer surface extend in the longitudinal direction from the shell upper end to the shell lower end along the central axis,
The inner shell surface defines a lumen for receiving the central electrode and a shell inner diameter extending perpendicularly across the central axis;
The shell inner diameter is greater than the insulator outer diameter along the length of the shell,
The gap between the insulator and the shell extends in a radial direction from the insulator outer surface to the shell inner surface with respect to the central axis,
The gap between the insulator and the shell extends in the longitudinal direction from the insulator lower shoulder to the shell lower end along the central axis,
At least one conformal element is disposed in the gap, compressed between the insulator outer surface and the shell inner surface, and spaced longitudinally from the ceramic combustion seal;
The at least one conformal element seals the gap at a location spaced longitudinally from the ceramic combustion seal;
One of the at least one conformal elements is disposed between the insulator lower shoulder and the inner shell surface;
One of the at least one conformal elements is a gasket formed from metal, rubber material or plastic material;
A filler material is disposed in the gap between the ceramic combustion seal and the conformal element;
The ceramic combustion seal extends continuously from the shell lower end and / or a shell inner surface near the shell lower end across the gap to the insulator, hermetically sealing the gap;
The ceramic combustion seal is formed from a sintered ceramic material;
The sintered ceramic material of the ceramic combustion seal comprises alumina;
The ceramic combustion seal is formed as a bush, cylinder or ring;
The corona igniter wherein the ceramic combustion seal is bonded to at least one of the insulator and the shell by a glass material or a mixture of glass and ceramic.
高周波電圧を受け、高周波電場を出射することによって、燃料空気混合物を電離し、コロナ放電を形成するための中心電極を形成する工程と、
前記中心電極を絶縁体の内腔に配置する工程とを備え、前記絶縁体は、中心軸に沿って長手方向に延在しており、絶縁ノーズ領域を含み、
金属から形成され、シェル上端からシェル下端まで長手方向に延在するシェルを用いて、前記絶縁体ノーズ領域が前記シェル下端の外側に延在し、前記絶縁体と前記シェルとが両者の間にギャップを形成するように、絶縁体を囲む工程とを備え、前記ギャップは、前記中心軸に沿って長手方向に延在し、
前記絶縁体と前記シェルとの間に焼結セラミック材料から構成されるセラミック燃焼シールを配置することにより、前記ギャップを封止する工程を備える、方法。 A method of forming a corona igniter comprising:
Receiving a high frequency voltage and emitting a high frequency electric field to ionize the fuel-air mixture and form a central electrode for forming a corona discharge;
Disposing the center electrode in a lumen of the insulator, the insulator extending longitudinally along a central axis and including an insulating nose region;
Using a shell formed of metal and extending in the longitudinal direction from the upper end of the shell to the lower end of the shell, the insulator nose region extends outside the lower end of the shell, and the insulator and the shell are between them. Surrounding the insulator to form a gap, the gap extending longitudinally along the central axis,
Sealing the gap by placing a ceramic combustion seal comprised of a sintered ceramic material between the insulator and the shell.
高周波電圧を受け、高周波電場を出射することによって、燃料空気混合物を電離し、コロナ放電を形成するための中心電極を形成する工程と、
前記中心電極を絶縁体の内腔に配置する工程とを備え、前記絶縁体は、中心軸に沿って長手方向に延在しており、絶縁ノーズ領域を含み、
金属から形成され、シェル上端からシェル下端まで長手方向に延在するシェルを用いて、前記絶縁体ノーズ領域が前記シェル下端の外側に延在し、前記絶縁体と前記シェルとが両者の間にギャップを形成するように、絶縁体を囲む工程とを備え、前記ギャップは、前記中心軸に沿って長手方向に延在し、
前記絶縁体と前記シェルとの間にセラミック燃焼シールを配置することにより、前記ギャップを封止する工程を備え、
前記封止する工程は、ガラス材料またはガラスとセラミックとの混合物を用いて、前記セラミック燃焼シールを前記絶縁体と前記シェルとのうち少なくとも一方に接着するステップを含む、方法。 A method of forming a corona igniter comprising:
Receiving a high frequency voltage and emitting a high frequency electric field to ionize the fuel-air mixture and form a central electrode for forming a corona discharge;
Disposing the center electrode in a lumen of the insulator, the insulator extending longitudinally along a central axis and including an insulating nose region;
Using a shell formed of metal and extending in the longitudinal direction from the upper end of the shell to the lower end of the shell, the insulator nose region extends outside the lower end of the shell, and the insulator and the shell are between them. Surrounding the insulator to form a gap, the gap extending longitudinally along the central axis,
Providing a ceramic combustion seal between the insulator and the shell to seal the gap;
Wherein the step of sealing, with a mixture of glass material or glass ceramic, comprising the steps of adhering to at least one of the ceramic combustion seal between the insulator and the shell, the method.
高周波電圧を受け、高周波電場を出射することによって、燃料空気混合物を電離し、コロナ放電を形成するための中心電極を形成する工程と、
前記中心電極を絶縁体の内腔に配置する工程とを備え、前記絶縁体は、中心軸に沿って長手方向に延在しており、絶縁ノーズ領域を含み、
金属から形成され、シェル上端からシェル下端まで長手方向に延在するシェルを用いて、前記絶縁体ノーズ領域が前記シェル下端の外側に延在し、前記絶縁体と前記シェルとが両者の間にギャップを形成するように、絶縁体を囲む工程とを備え、前記ギャップは、前記中心軸に沿って長手方向に延在し、
前記絶縁体と前記シェルとの間にセラミック燃焼シールを配置することにより、前記ギャップを封止する工程を備え、
前記封止する工程は、前記セラミック燃焼シールを前記シェルにろう接するステップを含む、方法。 A method of forming a corona igniter comprising:
Receiving a high frequency voltage and emitting a high frequency electric field to ionize the fuel-air mixture and form a central electrode for forming a corona discharge;
Disposing the center electrode in a lumen of the insulator, the insulator extending longitudinally along a central axis and including an insulating nose region;
Using a shell formed of metal and extending in the longitudinal direction from the upper end of the shell to the lower end of the shell, the insulator nose region extends outside the lower end of the shell, and the insulator and the shell are between them. Surrounding the insulator to form a gap, the gap extending longitudinally along the central axis,
Providing a ceramic combustion seal between the insulator and the shell to seal the gap;
It said step of sealing comprises a wax contact step the ceramic combustion seal the shell method.
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